II.A Interleukin-2
Interleukin-2 jest najczęściej badaną z tej grupy cząsteczek w leczeniu nowotworów. IL-2 została zidentyfikowana i sklonowana na początku lat 80-tych jako czynnik wzrostu komórek T. IL-2 jest produkowana przez aktywowane komórki T i promuje dalszy wzrost i różnicowanie aktywowanych komórek T. Jej działanie obejmuje proliferację CTL, komórek T-helper i komórek NK, przy jednoczesnym zwiększeniu wydzielania IFN-γ i TNF-α. Receptor IL-2 ma trzy łańcuchy: α, β i γ. Na spoczynkowych komórkach T łańcuchy β i γ ulegają ekspresji i wiążą się z IL-2 z umiarkowanym powinowactwem. Po aktywacji komórek T dochodzi do ekspresji łańcucha α, który tworzy receptor o wysokim powinowactwie wraz z łańcuchami β i γ. W badaniach nad genetycznym znokautowaniem IL-2 u myszy, u zwierząt wystąpiła zmniejszona reaktywność komórek T na liczne bodźce antygenowe, a u niektórych z nich rozwinął się następnie zespół podobny do nieswoistego zapalenia jelit.
Systemowe podawanie IL-2 w modelach zwierzęcych u myszy spowodowało regresję ustalonych przerzutów płucnych i podskórnych w sposób zależny od dawki. Dootrzewnowe podawanie IL-2 co 8 h pośredniczyło w regresji ustalonych przerzutów płucnych w syngenicznych mięsakach MCA-105 i MCA-106, a także syngenicznym czerniaku B16. W miejscach regresji guzów widoczne były limfocyty. Doświadczenie w modelach zwierzęcych ostatecznie doprowadziło do opracowania schematów IL-2 w wysokich dawkach do badań klinicznych.
Liczne badania kliniczne u ludzi z nowotworami zostały przeprowadzone z IL-2. IL-2 była podawana pacjentom różnymi drogami: dożylnie, podskórnie, dootrzewnowo i docewkowo. IL-2 była podawana jako pojedynczy środek lub w połączeniu z innymi cytokinami, takimi jak interferon. Stosowano ją zarówno z autologicznymi, jak i allogenicznymi limfocytami w terapiach adoptywnego transferu oraz jako adiuwant w licznych strategiach szczepień. Chociaż IL-2 była badana w różnych typach nowotworów, została najszerzej zaadaptowana w leczeniu raka nerkowokomórkowego i przerzutowego czerniaka.
Wysokie dawki IL-2 w bolusie (600,000-720,000 IU/kg IV co 8 h w dniach 1-5 i 15-19; maksymalnie 28 dawek na kurs) jako pojedynczy środek lub w połączeniu z limfokinami aktywowanymi komórkami zabójcy (LAK) skutkują ogólnymi odpowiedziami 15-20% z całkowitymi odpowiedziami u 4-6% pacjentów z rakiem nerkowokomórkowym i czerniakiem. Trwałe odpowiedzi obserwowane u chorych na raka nerkowokomórkowego doprowadziły do zatwierdzenia przez PDA w 1992 roku IL-2 w dużych dawkach w bolusie. W badaniu oceniającym leczenie 270 pacjentów w ośmiu protokołach z zastosowaniem dużych dawek IL-2 w przypadku czerniaka z przerzutami, mediana czasu trwania całkowitej odpowiedzi (CR) była większa niż 40 miesięcy, a mediana czasu przeżycia wolnego od progresji choroby u pacjentów, u których uzyskano odpowiedź, wynosiła ponad rok. Po 30 miesiącach u pacjentów, u których uzyskano odpowiedź, nie wystąpiły nawroty choroby. Wysokodawkowe schematy IL-2 przynoszą znaczącą korzyść kliniczną u mniejszości pacjentów. Jednakże, biorąc pod uwagę, że u niewielkiej podgrupy pacjentów uzyskano trwałą całkowitą odpowiedź, wysokodawkowa IL-2 została zatwierdzona do stosowania w ramach PDA u pacjentów również z czerniakiem przerzutowym. Ciężkie toksyczności wynikające z podawania dużych dawek IL-2 ograniczyły jej stosowanie do pacjentów z doskonałym stanem sprawności i nienaruszoną czynnością narządów końcowych.
W badaniach na zwierzętach stwierdzono, że komórki LAK pobrane z krwi obwodowej, a następnie aktywowane in vitro, w połączeniu z IL-2, są skuteczne w zmniejszaniu guzów. Wstępne badania przeprowadzone z komórkami LAK u ludzi wykazały do 35% odsetek odpowiedzi w przypadku raka nerkowokomórkowego i 21% odsetek odpowiedzi w przypadku czerniaka z czasem trwania odpowiedzi od 1 do 5 lat. Badanie histologiczne przerzutów skórnych u pacjentów z czerniakiem, u których uzyskano odpowiedź na leczenie, wykazało obecność naciekających limfocytów. Komórki NK poddane działaniu dużych dawek IL-2 stają się dominującym składnikiem adoptywnych komórek LAK. Mechanizm obserwowanej aktywności przeciwnowotworowej jest nadal stosunkowo słabo poznany. Udział w nim mogą brać zarówno limfocyty T, jak i komórki NK. Nie jest jasne, czy połączenie komórek LAK z dużą dawką IL-2 w porównaniu z dużą dawką IL-2 przynosi rzeczywiście wyraźne korzyści.
Inny program immunoterapii adoptywnej obejmuje limfocyty naciekające guz (TILs). TILs są komórki znalezione coursing przez guzy. TILs, które potencjalnie oferują antygenową specyficzność mogą być łatwo rozszerzone in vitro przez dodanie IL-2. TILs ekspandowane w obecności autologicznego guza i IL-2 wykazują aktywność cytolityczną przeciwko guzom autologicznym i dopasowanym w HLA. Najbardziej kompleksowe badanie kliniczne przeprowadzone przez Rosenberga i współpracowników dotyczyło 86 pacjentów z przerzutowym czerniakiem, u których zastosowano autologiczne TILs i bolus IL-2 w dużej dawce. Odsetek odpowiedzi wynosił 34%, nie różniąc się istotnie od obserwowanego przy ogólnoustrojowym podawaniu samej IL-2 zarówno w raku nerkowokomórkowym, jak i w czerniaku, z około 6% całkowitych odpowiedzi. Trwałość tych odpowiedzi wynosiła około 6 miesięcy. Lepsze odpowiedzi obserwowano, gdy TILs miały krótszy czas podwojenia, pochodziły z tkanek podskórnych w przeciwieństwie do węzłów chłonnych i były hodowane przez krótszy okres czasu. Randomizowane badanie III fazy u pacjentów z przerzutowym rakiem nerkowokomórkowym wykazało brak skuteczności dodania TILs do małej dawki IL-2 po nefrektomii.
Toksyczność schematów z dużą dawką IL-2 może być szczególnie ciężka i może obejmować zespół przecieku włośniczkowego, zaburzenia rytmu serca, obrzęk płuc, posocznicę związaną z cewnikiem i niedociśnienie wymagające wspomagania ciśnieniowego, co może prowadzić do zgonu. Główną rolę w toksyczności IL-2 odgrywa indukcja tlenku azotu. Ponadto wydaje się, że wtórne cytokiny przyczyniają się do rozwoju toksycznych objawów IL-2. IL-2 jest silnym induktorem cytokin zapalnych, w tym IL-1, TNF-α i IFN-γ. W modelach zwierzęcych zaobserwowano korzystne efekty dodania rozpuszczalnych inhibitorów TNF lub IL-1 w celu zmniejszenia toksyczności. Takie środki były badane u pacjentów otrzymujących duże dawki IL-2. Środki te nie pozwalały jednak na podawanie większych dawek IL-2 ani nie powodowały mniejszej toksyczności przy danej dawce IL-2. Zastosowanie deksametazonu przy podawaniu dużych dawek IL-2 spowodowało wyraźne obniżenie poziomu TNF, jak również znaczącą poprawę toksyczności związanej z gorączką i niedociśnieniem, co pozwoliło na prawie trzykrotne zwiększenie maksymalnej tolerowanej dawki. Podawanie deksametozonu może jednak ograniczać skuteczność przeciwnowotworową IL-2 poprzez zapobieganie produkcji wtórnych cytokin. Zidentyfikowanie defektu chemotaktycznego neutrofili przy podawaniu IL-2 uwypukliło potrzebę profilaktycznego podawania antybiotyków. Taka profilaktyka pozytywnie wpłynęła na ryzyko śmiertelności przy podawaniu IL-2 z powodu sepsy bakteryjnej.
Próby zmniejszenia toksyczności IL-2 poprzez podawanie jej w ciągłej infuzji zamiast w postaci bolusa spowodowały zmniejszenie działań niepożądanych. Jednak ten sposób podawania prowadził również do uzyskania odpowiedzi na leczenie, które były niższe i trwały krócej niż w przypadku podawania dużych dawek w postaci bolusa. Zastąpienie niskiej dawki IL-2 schematem zawierającym dużą dawkę w postaci bolusa w leczeniu guzów litych spowodowało, że odpowiedź na leczenie została poświęcona na rzecz zmniejszenia toksyczności. Niższe dawki i mniej toksyczne schematy IL-2 mogą wykazywać aktywność wobec raka nerkowokomórkowego, ale nie zaobserwowano podobnej skuteczności w przypadku czerniaka. Stosowanie niskich dawek IL-2 ma jednak efekt biologiczny w postaci zdolności do zwiększania liczby komórek NK.
IL-2 była stosowana w połączeniu zarówno z chemioterapią skojarzoną, jak i z innymi cytokinami. Najczęściej IL-2 była łączona z interferonami. Nie ma jednak przekonujących dowodów na istnienie synergistycznych lub nawet addytywnych efektów terapeutycznych. Próby dodania innych środków do kombinacji cytokinowych IL-2/interferon-α w leczeniu raka nerkowokomórkowego, takich jak 5-fluorouracil, nie wykazały poprawy skuteczności. Wyniki są nieco bardziej zachęcające w przypadku badań łączących schematy chemioterapii cisplatynowej z IL-2. Prowadzone są badania nad dodatkowymi chemioterapiami w połączeniu z IL-2, w tym środkami, które obejmują zakres od fotemustyny do maślanu argininy.
Połączenia biochemioterapii w czerniaku, zwykle schemat chemioterapii oparty na dakarbazynie z IL-2 i INF-α, przyniosły najwyższe odpowiedzi, do 50-60%, aczkolwiek z istotnymi działaniami niepożądanymi. Badania mające na celu zmniejszenie toksyczności biochemioterapii poprzez zmodyfikowane podawanie w schemacie decrescendo lub niższe dawki w trybie ambulatoryjnym odniosły pewien sukces w zmniejszaniu efektów ubocznych. Jest nadzieja, że trwające badania kliniczne III fazy określą, czy istnieją znaczące różnice w odsetku odpowiedzi i całkowitym przeżyciu między biochemioterapią a samą chemioterapią.
IL-2 był również stosowany jako adiuwant w wielu strategiach szczepień przeciwko rakowi. Z założeniem wspomagania aktywacji i ekspansji komórek T, IL-2 była stosowana w połączeniu ze szczepieniem komórkami dendrytycznymi, jak również z syntetycznymi peptydami reprezentującymi znane motywy wiążące MHC. Szczepienie immunodominującym nonapeptydem gp100, wyprodukowanym w celu zwiększenia wiązania z HLA-A2, wykazało udaną immunizację u 91% pacjentów z czerniakiem. Obiektywne odpowiedzi zaobserwowano u 13 z 31 pacjentów otrzymujących peptyd plus IL-2, a czterech innych pacjentów zgłosiło mieszane odpowiedzi. Wyniki kliniczne były lepsze niż w przypadku samej szczepionki. Na podstawie tych wstępnych wyników prowadzone są prospektywne badania w celu określenia skuteczności leczenia peptydem plus IL-2 w porównaniu z samą IL-2.
IL-2 był również stosowany jako środek immunomodulujący po przeszczepieniu komórek macierzystych. W przypadku pacjentów poddawanych przeszczepowi szpiku kostnego z powodu nowotworów hematologicznych, kluczowymi czynnikami warunkującymi wynik leczenia są przywrócenie kompetencji immunologicznej przeciwko czynnikom zakaźnym oraz aktywność immunologiczna przeciwko celom nowotworowym. Przedłużone infuzje małych dawek IL-2 u pacjentów otrzymujących zarówno autologiczne, jak i allogeniczne przeszczepy szpiku kostnego wykazały, że są one bezpieczne. W tym środowisku IL-2 może zwiększać liczbę i aktywność komórek NK. Niskie dawki IL-2 nie wydają się przyspieszać rozwoju choroby przeszczep przeciw gospodarzowi (GVHD). Istnieją pewne dowody, że taka terapia może poprawić przeżycie wolne od choroby, ale nie zostało to jeszcze potwierdzone w badaniu z randomizacją.
.